4.5. Водоохранные мероприятия

Выделяют следующие виды водоохранных мероприя­тий:

1) Мероприягггия. направленные на совершенствование са­мой технологии использования воды. Это сокращение по­требления воды на единицу произведенной продукции, применение оборотного и повторно-последовательного водо­снабжения, борьба с потерями воды на производстве и т.д.

Оборотное водоснабжение - это относительно быстрое повторное поступление использованной воды в техноло­гические циклы после ее очистки. При повторно-последо­вательном водоснабжении вся отработанная вода направляется для вторичного использования в другом производстве без промежуточной очистки. В США одна и та же вода в среднем используется девять раз перед сбро­сом. В Японии процент оборотного водоснабжения вырос до 74%.

2) Мероприятия по очистке сточных вод.

3) Мероприятия, осуществляемые непосредственно на водоемах. К ним относится очистка водной поверхности от нефтяной пленки и плавающих предметов, удаление загрязненного грунта, периодическая уборка макрофитов. В Великобритании разработан метод очистки воды от не­фти с помощью специального вещества, которое почти не оказывает влияния на морскую фауну. Нефть, обработан­ная таким веществом, быстро коагулируется в комки, которые оседают на дно, смешиваются с илом и разлага­ются бактериями.

4) Мероприятия, проводимые на водосборе. Это созда­ние водоохранных зон и лесозащитных полос, проведение противоэрозионных мероприятий, строительство прудов, организация безопасной технологии складирования, ис­пользования минеральных удобрений, ядохимикатов и др.

Водоохранная зона - это прилегающая к водным объектам территория со специально установленным режи­мом для предотвращения загрязнения, засорения и исто­щения вод. Она создается как составная часть природоох­ранных мероприятий по улучшению гидрологического режима и благоустройства рек, озер, водохранилищ и их прибрежных территорий. Водоохранная зона включает поймы рек, надпойменную террасу, бровки и крутые скло­ны коренных берегов, а также прибрежную овражно-балочную сеть. Размеры ее определяются с учетом физико-географических, почвенных и гидрологических условий, а так лее интересов всех водопользователей. Ее минимальная ширина устанавливается в зависимости от длины реки. При расстоянии от истока реки до 10 км, ширина водо­охранной зоны - 15м, 11— 50,км - 100 м, 51-100 км -200 м, 101-200 км - 300 м, 201-500 км - 400 м, свы­ше 500 км .— 500 м. Ширина водоохранной зоны для озер и водохранилищ с площадью акватории до 2 км² прини­мается в 300 м, с большей площадью - 500 м,

Внутри водоохранной зоны выделяют прибрежную во­доохранную полосу — это территория строгого ограничения хозяйственной деятельности. Она используется под сено­косы и для лесных полос. В водоохранной зоне запрещается содержание гаражей,, складов, прудов-накопителей, размещение животноводческих комплексов и ферм, строи­тельство новых предприятий, стоянок автомашин. Не разрешается размещать склады удобрений, ядохимикатов, свалки.

Очистка сточных вод осуществляется механическими, химическими, физико-химическими, биологическими мето­дами. Наиболее дешевая - механическая очистка сточ­ных вод - применяется для выделения взвесей.

Основными формами очистки являются процеживание, отстаивание, фильтрование. Методы механической, очист­ки применяются во всех отраслях народного хозяйства в качестве предварительного этапа. Этот способ очистки является основным в металлургии, горнорудной и горно­химической промышленности. Механическая очистка по­зволяет выделять из бытовых сточных вод до 2/3 нера­створимых примесей, а из промышленных - более 9/10.

Химическая очистка сточных вод применяется для выделения неорганических примесей. При обработке стоков реагентами в результате химических реакций загрязняющие примеси превращаются в безвредные или менее вредные, которые легче удалить, чем исходные. Химические методы позволяют очищать сточные воды со значительными коле­баниями в них концентраций загрязняющих веществ. Опре­деленным недостатком метода является накопление в процессе очистки значительного количества осадков.

К химическим методам очистки сточных вод относят ней­трализацию, коагуляцию, окисление, восстановление и др.

Нейтрализации подвергаются сточные воды, содержа­щие минеральные кислоты или щелочи. Для нейтрализа­ции щелочных вод используются кислоты, а кислых -щелочи; рН воды после очистки устанавливается в преде­лах 6,5-8,5.

Коагуляция - это процесс укрупнения дисперсных ча­стиц в результате их взаимодействия и объединения в агрегаты. Коагуляция происходит с помощью специаль­ных веществ-коагулянтов — солей алюминия, железа или их смеси. Коагулянты образуют в воде хлопья гидроксидов металлов. Хлопья способны сорбировать вещества, слипаться с взвешенными частицами и агрегироватй их.

Восстановление применяется при наличии в сточных водах легко восстанавливаемых веществ. Этот метод ши­роко используется для удаления соединений ртути, хрома, мышьяка. Например, для восстановления Сг⁺⁶ в Сг⁺³ мо­гут применяться соли двухвалентного железа, газообраз­ный диоксид серы и др.

При окислении используется хлор, хлорная известь, перманганат калия и другие окислители. При этом ток­сичные загрязнители в стоках переводятся в менее ток­сичные, с последующим удалением из воды.

Физико-химическая очистка применяется для очистки сточных вод от грубо- и мелкодисперсионных частиц, кол­лоидных примесей, растворенных соединений. Это высоко­производительный способ очистки, но он отличается высокой стоимостью. К физико-химическим методам отно­сится флотация, экстракция, адсорбция, ионный обмен, эвапорация и др.

Флотация ускоряет осветление промышленных сточ­ных вод и удаляет из них взвешенные вещества, нефть, нефтепродукты, жиры, поверхностно-активные вещества. Сущность этого процесса состоит в насыщении стоков воз­духом, к пузырькам которого прилипают частицы твер­дых веществ, всплывающие на поверхность.

Адсорбцию применяют при невысоком содержании органических веществ в сточных водах. В качестве адсор­бента используется активированный уголь и органиче­ские, синтетические сорбенты.

Ионный обмен основан на взаимодействии сточных вод с твердой фазой. Твердая фаза состоит из ионитов, кото­рые практически не растворимы в воде. К ионитам отно­сятся ионообменные смолы и другие вещества. Они способны обменивать содержащиеся в них ионы на ионы сточных вод. При этом удаляемое вещество концентриру­ется, а не разрушается.

При эвапорации сточные воды нагревают до кипения. Насыщенный водяной пар извлекает из воды примеси.

Затем пар пропускают через нагретый поглотитель, в ко­тором примеси задерживаются.

Биологический метод очистки сточных вод применя­ется для удаления растворенных органических соедине­ний. Метод основан на способности микроорганизмов разлагать растворенные органические соединения. Биоло­гическая очистка осуществляется как в очистных соору­жениях, так и в естественных условиях. Недостатком метода является способность активного ила увеличивать­ся в размерах при перегрузке очистных сооружений и вы­носить после очистки в водоемы соединения азота и фосфора. Имеется несколько типов биологических уст­ройств по очистке сточных вод: биофильтры, биологичес­кие пруды и аэротенки.

В биофильтрах сточные воды пропускают через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактери­альной пленкой. Благодаря этой пленке интенсивно про­текают процессы биохимического окисления.

В биологических прудах в очистке сточных вод уча­ствуют все организмы, населяющие водоем. Заросли камы­ша наряду с бактериями и водорослями выполняют роль живых фильтров, поглощающих многие загрязняющие ве­щества, уничтожают своими выделениями болезнетворные бактерии. Густые заросли тростника на площади 1 га по­глощают из воды и почвы и аккумулируют в своих тка­нях до 5-6 т различных солей. За сутки с 1 га водной поверхности гиацинтом извлекается 44 кг азота, 44 кг калия, 34 кг натрия, 22 кг кальция, 4 кг марганца.

Аэротенки — огромные резервуары из железобетона, заполненные активным илом из бактерий и микроскопи­ческих животных. Эти живые организмы быстро развива­ются из-за значительного количества органических ве­ществ в сточных водах и избытка подаваемого кислорода, бактерии склеиваются в хлопья и выделяют ферменты. Ферменты минерализуют органические соединения. Ил с хлопьями быстро оседает, отделяясь от очищенной воды. Инфузории, амебы и другие животные используют в пищу бактерии, не слипающиеся в хлопья.

Сточные воды перед биологической очисткой подверга­ют механической, а после нее химической или физико-химической очистке. Биологический метод дает хороший результат при очистке коммунально-бытовых стоков. Его применяют для очистки сточных вод нефтеперерабатываю­щей, целлюлозно-бумажной, химической промышленности. Применяемые методы очистки позволяют снизить уро­вень загрязнения воды лишь на 80%, в более совершен­ных сооружениях - до 95%. Даже в высокоразвитых странах мира очищают не все сточные воды. В Германии очищают 64% бытовых стоков, в Швеции — 10% стоков остаются неочищенными, 15% подвергают механической очистке.

Стоимость очистных сооружений часто достигает 10—20% стоимости строительства предприятий. В отдельных отрас­лях промышленности, например, в целлюлозно-бумажной и нефтехимической, затраты на очистку достигают 25% всех производственных затрат. С повышением степени очистки до 98-99% стоимость очистных сооружений уве­личивается в несколько раз.

Только очистными сооружениями полностью предотвра­тить загрязнение водоемов не удается. В комплексной ох­ране водных ресурсов важное значение придается экономии чистой воды. В этих целях сокращают нормы потребления ее на технологические процессы, ведут борьбу с утечкой, водяное охлаждение заменяют воздушным и т.д.

В промышленности значительное количество воды эко­номится при внедрении прогрессивных технологических процессов. На старых нефтехимических заводах для пере­работки 1 т нефти расходуется 18-22 м³ воды, на совре­менных заводах с оборотным водоснабжением и система­ми воздушного охлаждения - 0,12 м³/год.

Большое внимание уделяется сохранению растительно­сти, имеющей водоохранное значение.

Важной задачей рационального использования водных ресурсов является сокращение потребления водопроводной воды на технические нужды. В Москве, например, на долю промышленности приходится около четверти подава­емой водопроводной воды. Необходимо расширить сеть технических водопроводов.

Для сбережения воды на неорошаемых землях важное значение имеет высокая агротехника» Зяблевая обработка почвы и агролесомелиоративные меры способствуют на­коплению влаги. Расширяются площади оросительных систем, использующих сточные воды для орошения и удобрения сельскохозяйственных угодий, а также доочистки в естественных условиях. Целесообразно использовать в качестве удобрений осадок сточных вод. При внесении осадков сточных вод в выщелоченный чернозем в дозе 40—60 т/га урожайность яровой пшеницы увеличивается на 27-48,6%.

Значительно сокращаются потери воды на орошение при применении прогрессивных способов полива: предпочвенного, мелкодисперсного капельного орошения. Совер­шенствование оросительных систем, бетонирование дна, применение закрытых дренажей способствуют повышению коэффициента полезного действия этих систем.